Резонатор гельмгольца на мотоцикл

15.05.202316.05.2023 admin 0 Comments

Резонатор Гельмгольца. Часть 1

Часть 1. Введение

Всем привет!
В прошлом посте мы сделали выхлоп, теперь пришло время впускной системы.
Было решено ставить резонатор Гельмгольца.
И так что же это такое:

Резонатор Гельмгольца (акустический резонатор) — акустический прибор, сосуд сферической формы с открытой горловиной. Изобретен Гельмгольцем около 1850 г. для анализа акустических сигналов, теория разработана Г. Гельмгольцем и Дж. Рэлеем (см. Резонанс Гельмгольца).

Прибор способен совершать низкочастотные собственные колебания, длина волны которых значительно больше размеров резонатора. Если применить аналогию с механической системой (шарик на пружине), то аналогом колеблющейся массы является воздух в горле, а объём в сосуде играет роль упругого элемента.

В негармоническом звуковом поле такой прибор реагирует только на колебания с частотой, амплитуда возникающих колебаний во много раз превышает амплитуду звукового поля. Поэтому набор резонаторов с различными собственными частотами может применяться для анализа звука. Из-за трения в горле резонатора на частоте возникает сильное поглощение звука, что используется для создания резонансных звукопоглотителей в архитектурной акустике. Явление акустического резонанса используется в архитектуре, автомобилестроении, конструировании музыкальных инструментов и пр.

Возможно вы уже видели резонаторы Гельмгольца на брендовых выхлопных системах автомобилей, выглядят они так:

На впуске же, он используется не реже:

И так для чего же он нужен?

На четырёхтактных двигателях где газораспределением управляют клапана он в первую очередь нужен чтобы уровнять давление и снизить посторонние шумы.

Принцип работы:

При закрытии окна поток смеси за счёт инерции ударяется в стенку поршня и в этот момент между поршнем и карбюратором образуется зона повышенного давления. Таким образом, здесь создаётся волновой процесс, которым можно управлять с помощью резонатора.

В резонатор, в момент закрытия впускного окна, попадает волна избыточного давления свежей смеси. (Рис.2)

В момент открытия впускного окна, смесь из резонатора поступает в подпоршневое пространство. (Рис.3)

Судя по проведённым испытаниям, ёмкость резонатора примерно равна объёму цилиндра.

Теперь о том, как резонатор работает.

При желании улучшить работу двигателя в других диапазонах нужно учитывать следующие:

• При увеличении расчетной частоты возрастает гидравлическое сопротивление канала (больше скорость протекания горючей смеси), a также уменьшается время на цикл, вместе с тем на малых оборотах двигатель не развивает достаточную мощность.

• Работа двигателя на частоте ниже резонанса эффективнее, чем выше него.

• Все элементы резонатора должны быть достаточно жесткими, чтобы сохранять форму под действием разрежения.

Источник: Двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания» В.М.Кондрашова.

Источник

[Выхлоп] Резонаторы Гельмгольца для подавления гула прямотока + видео

Рано или поздно, любитель звука выхлопа приходит к тому, чтобы приглушить свою полноценную прямоточную систему. Даже Invidia.
Хоть и разработанную специалистами непосредственно для данного авто, но изрядно давящей на уши.

Звук выхлопа Invidia звучит довольно сочно.
Сочно на холостом году, причем бубнит так, что если присесть сзади машины — то закладывает уши.
Сочно звучит когда раскачегарится выше 4000 — вот там он вообще шикарен.

Но есть еще и городские обороты, в которых бывает просто убийственно.
И вот так поездив, понял что у меня после 2 часовых разъездов по городу начинает течь мозг из ушей и закладывать уши. А потом голова шумит как после ночи в клубе — надо что-то менять.

Поехал к ребятам в AutoNewArt, проконсультироваться.
Был предложен вариант тюнячки, чтобы все было в лучшем виде

Поржали и потом поведали мне о резонаторах Гельмгольца, в тот день уехал и засел почитать теории.

Проблема:
Прямоточные глушители имеют проблему с резонсным гулом.
Иногда частота резонанса может совпадать с частотой колебаний самого кузова авто, и от этого усиливаться еще больше, когда находишься в закрытой кабине.
Теоретически при 2000 об./мин. 6-цилиндровый двигатель производит 100 вспышек в секунду (2000/2/60=16,67 для каждого цилиндра). То есть 100 Гц. 3000 об./мин., соответственно, — 150 Гц. Это в теории.
Чтобы узнать их точно — нужны замеры.

Замеры:
производятся довольно не сложно, в автомобиле, в движении под нагрузкой, подводите двигатель к тем самым оборотам, которые вас больше всего убивают.
Замеряется это с помощью программы на телефоне.
выглядит так

либо как это выглядело у amojnoya

в моем случае два пика находилось на частотах 107Гц и 127 Гц.

Наиболее элегантный способ – резонатор Гельмгольца. По сути это некий резервуар, газ в котором играет роль пружины, соединенный с каналом узким горлом, газ в котором, в свою очередь играет роль рабочего тела:

Геометрические параметры резонатора задают его акустические свойства. Можно и нужно подобрать такой объем резервуара, такую длину и ширину горла резонатора, чтобы звуковые волны заданной частоты, проходя вдоль среза горла – глушились. Для подробностей и формул читайте, например, работу к.т.н. Александра Ивановича Комкина (МГТУ им. Баумана) – «О выборе параметров резонатора Гельмгольца в узком канале», посвященную как раз системам выпуска автомобилей. В готовом, индустриальном виде это выглядит так:

Важный момент — температура выхлопа имеет прямое влияние на необходимый объем, поэтому первым делом сделали замер температуры выхлопных газов

5 минут на прогретом двигателе, и максимальная температура была показана в 310 градусов.
меряется температура в месте где будет ответвляться труба к резонатору Гельмгольца.

Бонусом — видео со звуком, когда снята задняя банка на машине!
видео и телефон никогда не передают как оно есть на самом деле, но в замкнутом пространстве — это просто адский ад! ))
Примечательно, именно в это звуке слышны те нотки, которые не нравятся в выхлопе. И, как говорят ребята с AutoNewArt — так всегда звучат VQ35DE движки. Это их родной голос

Далее делается расчет делает для двухлитровой емкости, необходимая частота уже варьируется лишь длинной отвода от тракта.

Потом происходит то, к чему я не был сразу готов, насмотревшись красивых картинок полированных изделий в интернете, но видел иногда проскакивают такие варианты — ОГНЕТУШИТЕЛЬ!

2 емкости огнетушителя! 🙂 красные такие, обычные огнетушители!
оказывается у них идеальная форма задней стенки — полусфера, и идеально выверенный объем в 2 литра!
Более того, они держат порядка 12 атмосфер.

Где нужно врезать резонаторы Гельмгольца? теоретически в любой части выпускного тракта. Но опытным путем, было замечено, чтоб когда они стоят где-то после катализатора, или до X-pipe — то они снижают момент двигателя. Это проверялось заядлыми гонщиками на стендах.
Поэтому рекомендуется их устанавливать как можно ближе к хвостовой банке!
Главное не после нее! 🙂

пару часов ожидания и у меня вырастает 2 баночки.
Одна настроенная на частоту 125 Гц, вторая на частоту 105Гц. Каждый на своей отдельной трубе.
что соответсвует резонансу на оборотах в 2000-3000 двигателя.

Итог:
по 100$ за одну баночку с работой. 2 банки.
теория оказалась работает, и работает очень даже ощутимо!
в салоне пропал резонанс в оборотах с 2000-3000.
шум выхлопа в этом диапазоне заметно снизился, так на 60-70% где-то. Вероятно что в основном благодаря тому что исчез резонанс.
Так же до 3000 выхлоп стал более мягкий.
тише раза в 2 стал на холостом ходу, что наверное бы отнес к минусам.
появился какой-то очень узкий, но выделяющийся гул ровно на 2050 оборотов. Частенько в городе двигатель проходит через них, и его слышно.

В целом ощущения от переделки крайне положительные.

Спустя несколько месяцев чувствуется что это еще не предел работы с выхлопом.
Но пока еще не представляю что буду с ним делать.
Потому что звук выхлопа на холостом ходу нравится, нравится как он орет после 3,5 тысяч.
А вот для повседневно-спокойной езды, хочется убрать звук с 2000 до 3000 оборотов на минимум вообще.

Примерно как сейчас работает двиг до 1900 оборотов — он бурчит себе приятно.
Но здесь уже видимо зависит от двигателя, конкретно моего выпуска и его персональных данных.
У кого-то наоборот начинает инвидиа орать только от 3000.

Нашел людей с таким же выхлопом INVIDIA, даже в Минске.
Надо будет встретиться, послушать у других и подумать что будет в отстройке звука дальше.
Может быть назойливость уберет хорошая шумка салона, которая в планах на этот год.

а пока что всем добра и прятных фоточек в ленту!

Если понравился материал и был полезен — подписывайтесь, ставьте лайки. Пока!

Источник

Резонатор Гельмгольца

Ссылка на БЖ
www.drive2.ru/l/8653418/
Хотел бы поделиться опытом во внедрении резонатора Гельмгольца и его положительной работе.
На роль первооткрывателя совсем не претендую))

Была изготовлена вот такая штуковина

Далее она заняла своё место

Смею предположить, что многие из Вас, кто хоть как-то интересуется тюнингом, видали картинки в интернете выхлопных систем именитых брендов. Например вот

А задавались ли вы вопросом, что это за глухой бочонок рядом с банкой? Да\нет?))
Это резонатор Гельмгольца. Назначение его — подавление определенных звуковых частот.

Теперь ближе к делу. Владельцы прямотоков, как я)) причем ПОЛНЫХ прямотоков, которые только с оконечной банкой, частенько жалуются на гул в салоне на определенных оборотах работы двигателя. Но я не такой)) я особо не жаловался, но вот мои пассажиры жаловались при дальних поездках. В иной бы раз просто остановился и выкинул их как ненужный балласт, но нет)) в числе недовольных и близкие и уважаемые мне люди))) Решено было как то попробовать бороться с нежелательными частотами.

Решений обдумано было несколько. Из них были и такие как замена оконечной банки и вварка резонатора. Но весь выхлопной тракт был сварен на 3″ дюймовой трубе и поэтому в магическую силу глушителей\резонаторов на такой трубе я просто не верю. Есть конечно вариант поставить не прямоточный глушитель, но тогда пропадет вся прелесть раннего спула турбины. Иными словами на положительный буст будет выходить позднее. Готов ли я к такому? В данный момент пожалуй нет!

Поэтому и засвербило у меня в одном месте испробовать в деле этот чудный резонатор Гельмгольца.
И так что же это такое))
Резонатор Гельмгольца (акустический резонатор) — акустический прибор, сосуд сферической формы с открытой горловиной. Изобретен Гельмгольцем около 1850 г. для анализа акустических сигналов. (Википедия)

Кто знаком с автозвуком знают, как влияет акустическое оформление сабвуферного динамика на качество его звучания. Тут картина схожая.

И так, первым делом нам нужно узнать паразитическую частоту нежелательного гула. Я использовал для этого телефон с программой spl spectrum analyzer. В ходе замеров выяснилось что особо выделяются частоты 68, 86, 107 и 129 Герц. Первые два значения проявляются на около холостых оборотах, поэтому они мне не интересны. Все моё внимание было к 107 и 129 Герцам.

Для изготовления правильного резонатора нам необходимо знать объем его камеры, площадь трубы (которой он будет соединяться с основной трассой) и её длину.
Находим формулы в интернете и пробуем хоть с чего то начать считать

Ну и получаем объем резонатора 32 литра))
Получив такой результат я все перепроверил, убедившись что косяк не мой. И снова начал копать интернет))
Первоначальная формула оказалась не верной. Верная формула выглядит так

В ней меня насторожила скорость звука 340 м/с. Найдя справочные данные, понимаю что это при нормальных условиях. Сколько температура выхлопа на конце выпускного тракта? Кто-то пишет что 200 градусов после хорошего отжига, кто-то склоняется к 100 градусам. Решаю посчитать, а большая ли будет разница при разной температуре

В этих расчетах взял диаметр трубы входа в резонатор 38 мм (думал в заначке именно такая и лежит) и её длину 10 см

Как видно разница в объеме не маленькая, пренебречь температурой нельзя! Решаю остановиться на 100 градусах, так как цель — избавиться от гула при движении по трассе, а если на отжигах она будет выше — да вообще пофиг, пусть хоть листья с деревьев осыпаются от звуковой волны)))

Ну а дальше практика и дальнейшая корректировка))

В гараже варю «ту самую коробочку», цель — как можно больший объем. Решаю расположить её в нише правее глушителя.
Сразу отвечу на вполне логичный вопрос — какого фига она формы не цилиндрической? А вот такого)) нет трубы раз, есть спецстальной отлив (подоконник) это два, ну и так можно выиграть бОльший объем это три))

В итоге объем получается 4 литра!)) очень не мало и это хорошо. Прямо в гараже сажусь за расчеты))

Труба для входа в резонатор оказалась 35 мм в диаметре. Частоту «настройки» взял 118 Герц — среднее значение между двумя пиками 107 и 129 Герц.

Получил что длина входа всего то 6,5 см))
Ну а дальше дело техники.

До и после этой работы снял видео, но просмотрев\прослушав его дома на нормальной акустической системе, разницу особо не уловил. Но в реальности она есть — совсем чуть-чуть стало тише на холостом при прогретом моторе (прогретом, потому что вспоминаем роль температуры в формуле), не особо заметна разница если газовать на месте (вот это и есть на видео), но вот звук под нагрузкой, в движении изменился сильно. Паразитический гул практически полностью исчез! Ездил по трассе и это явно заметно, разница на лицо! Результатом проделанной работы я очень доволен)))

Ну и видео все таки выложу, а то читая записи данного сообщества частенько видаю гневные комментарии по поводу отсутствия видео до\после

Извиняюсь за видео «после», получилось так что кончилась память на флешке телефона и оно записалось часть на флешку, часть на память самого телефона — пришлось склеивать)) Сорри))

Ну и для особо ленивых бонус в виде выведенных формул))

На этом на сегодня у меня всё))
Надеюсь хоть кому-то поможет, а кому-то просто внесет ясности))

Спасибо за внимание!
Всем тихих прямотоков))

Источник

Универсальный резонатор Гельмгольца

Выхлопные системы. Бывают стоковые-заводские, бывают тюнинговые трассы, бывают сваренные на заказ или просто сток скажем с банкой Прошпрот) Собрать идеальную выпускную систему, которая будет радовать двигатель, слух красивым звуком и не будет ни орать на трассе ни дребезжать ни звенеть — задача для профессионалов и не факт что выйдет всё с первого раза и без доработок.

Если же вы сами что то меняете в штатной системе, или же вас что то не устраивает на высоких или низких оборотах в звучании — низкий гул на высоких оборотах, звон на низких и т.д. можно вопрос решить установкой резонатора Гельмгольца

(Резонатор Гельмгольца — акустический прибор. Изобретен Гельмгольцем около 1850 г.Принцип работы — добавочный изолированный объем, звуковой импульс поступает в него и через некоторое время выходит обратно, гася следующий приходящий импульс, ЕСЛИ РЕЗОНАТОР НАСТРОЕН ПРАВИЛЬНО)

Представляет из себя глухое ответвление от выхлопной трассы. см. фото.
Установить изготовив его не составит проблем любому сварщику, но настройка (верный рассчет по формулам) задача не для всех.

Предлагаю использовать настраиваемый резонатор, который позволит опытным путем во время ходовых испытаний настраивать нужную частоту резонатора и добиваться необходимого эффекта.

P.S. Такого варианта резонатора Гельмгольца никогда не встречал, авторское право оставляю за собой. Опытный образец сделаю и испытаю в теплое время года.

Пишите свои комментарии, мнения по идее и работе резонатора, пробуйте изготовить на здоровье =)

Источник

OM606 Stroker. Часть 5. Подготовка. Расчет выхлопной системы. Резонатор Гельмгольца

Читаем здесь и далее вообще на всем Драйве

Лично для меня интересна вот эта статья

Судя по опыту из всемирной сети, автовладельцы получают положительный результат в подавлении резонанса даже при использовании не самых оптимальных размеров системы. Конечно, от этого снижается эффективность тюнинга. Поэтому приведем некоторые базовые советы и рекомендации при «слепой» установке:

1. Объем резервуара должен быть сопоставим с объемом двигателя. Чем больше его объем, тем более широкий спектр частот он погасит.

2. Длина горла не менее 10-20 см. Чем оно длиннее и уже, тем сильнее эффект заглушения.

3. Отношение диаметра банки к горлышку не менее, чем два к одному.

4. Угол врезки горлышка в выхлопной тракт и угол его изгиба не имеют принципиального значения.

5. Установить данный элемент следует как можно ближе к концу выхлопного тракта.

Понятия мощность резонатора нет. Есть эффективность, которое определяется параметрами резонатора. Если провести аналогию с диффузором, то чем больше диаметр горла тем выше отдача. Но ничего не бывает бесплатно. Увеличение диаметра горла увеличит его длинну. Объём камеры =пружина, масса воздуха в горле=груз. Это элементарная модель РГ.

Ранние эксперименты изложены здесь и вот здесь. Они вполне себя оправдали. Путь верный.

Делать будем все на трубе диаметром 76мм (внутренний диаметр примерно 74мм).
Примерно вот так (фото не мое):

И в качестве горла резонатора применим трубу диаметром 45мм (внутренний диаметр примерно 43мм)

По прошлым записям мои резонансы были на частотах:
70Гц
100 Гц
200 Гц
По результатам замера громкости осталось два пика: на 70Гц-75Гц (выражается как бубнение) и на 150Гц

По опыту мотор я кручу в двух диапазонах: разгон на 2500 об/мин и прямолинейное движение на 1500 об/мин.
Соответственно исходя их вышеуказанной таблицы 125 Гц и 75 Гц.

Объем резонатора примем равным объему мотора: 3.23 литра. Для трубы 76мм (внутренний диаметр примерно 74мм) это будет длина 750 мм.

Для частоты 125 Гц длина горла 45мм (внутренний диаметр примерно 43мм)
составит 85мм

Для частоты 75 Гц длина горла диаметром 45мм (внутренний диаметр примерно 43мм)
составит 330мм

Надо еще поиграться с объемом резонансной камеры. Думаю чем выше частота, тем меньше можно использовать объем.
А может нужно стремиться к тому, что бы сравнять объемы резонатора и горла? Или вести их в какой то пропорции?

Update 1
Попробовал разные параметры на частое 100 Гц